L’ impianto a pannelli radianti a bassa temperatura, chiamato anche impianto a pavimento, è costituito da una serpentina di tubi in polietilene reticolato, posta sopra ad un elemento isolante appoggiato sul solaio. Una volta posato il tubo viene gettato il massetto in calcestruzzo e al di sopra di questo vengono poi posate le piastrelle.

All’interno dei tubi posti nel massetto circola acqua a temperatura tra i 30° e i 40°, contro i 65/70° di un impianto tradizionale a radiatori.

Il risultato è un “corpo scaldante” a tutto pavimento, che permette di lasciare libere le pareti dai termosifoni, di migliorare il confort all’interno dei locali e di risparmiare una quantità considerevole di energia.

Vediamo perché:

• il riscaldamento degli ambienti avviene prevalentemente per irraggiamento (il calore viene ceduto direttamente al corpo umano) e non per convezione come nei sistemi tradizionali (il calore viene ceduto all’aria e successivamente da questa al corpo); questo consente di evitare movimenti d’aria e di polveri con evidenti vantaggi per la salute, specialmente per chi è soggetto ad allergie;
• il calore è localizzato dove serve, ovvero nella zona dei piedi: avere piedi al caldo e testa al fresco è l’ideale per il confort e la salute;
• risparmio energetico: i pannelli richiedono acqua a temperatura tra i 30° e 40°, contro i 65/70° dei radiatori; inoltre per quanto detto sopra sull’irraggiamento, la sensazione di confort termico si ha già con una temperatura della stanza a 19°, contro i 21° del riscaldamento tradizionale.

In un impianto a pannelli radianti classico il generatore di calore impiegato è la caldaia a condensazione.

Una caldaia a condensazione è un particolare tipo di caldaia che permette di recuperare gran parte del calore presente nei fumi espulsi attraverso il camino. La particolare tecnologia della condensazione consente infatti di raffreddare i fumi fino a trasformarli in liquido, con un recupero di calore utilizzato per preriscaldare l’acqua di ritorno dall’impianto.

Per questo motivo, la caldaia a condensazione “lavora” ottimamente con impianti a bassa temperatura, dove la temperatura dell’acqua di ritorno è inferiore ai 30°.

Poiché funziona a bassa temperatura, un impianto a pannelli radianti è adatto ad essere alimentato da generatori di calore che sfruttano energie pulite e rinnovabili come i pannelli solari e le pompe di calore.

Pompe di calore

Le pompe di calore sono delle macchine in grado di trasferire calore da un corpo a temperatura più bassa a un corpo a temperatura più alta, utilizzando energia elettrica.

Normalmente, l’energia termica può essere estratta solo da fonti energetiche che hanno una temperatura più elevata rispetto all’ambiente circostante, come ad esempio dalla fiammella di una caldaia di un impianto di riscaldamento centralizzato. Un mezzo, normalmente l’acqua, scorre di fronte a questa fonte energetica ed assorbe tale energia termica grazie all’elevata differenza di temperatura. In tale processo, l’energia termica passa dalla temperatura superiore a quella inferiore. Tale energia, che viene assorbita dalla fiammella dell’impianto di combustione, porta via il mezzo (l’acqua) e lo trasporta dove necessario: al radiatore.

In linea di massima, la tecnologia della pompa di calore lavora sullo stesso principio. La sola differenza è rappresentata dal fatto che essa stessa svolge il ruolo di fonte energetica e l’ambiente costituisce la fiammella dell’impianto di combustione. Tuttavia, siccome la temperatura ambientale circostante non è elevata, il mezzo utilizzato per estrarre da esso l’energia deve essere più freddo, di modo che ci sia ancora una differenza di temperatura. Ecco perché viene usato un fluido frigorigeno piuttosto che l’acqua. Il principio dell’impianto è lo stesso di quello di un frigorifero.

Esistono varie tipologie di pompe di calore, quelle principalmente usate per il riscaldamento delle abitazioni sono:

• pompa di calore aria-acqua: è il tipo più diffuso, per la sua semplicità di installazione. Il funzionamento è analogo alle unità moto condensanti (unità esterne) dei climatizzatori split e ai motori dei frigoriferi: lo scambio termico è realizzato da una batteria di condensatori che assorbe o cede calore direttamente dall’aria. E’ anche il tipo meno efficiente, poiché l’aria esterna è estremamente calda in estate e fredda in inverno;
• pompa di calore acqua-acqua con sonda geotermica: questa macchina trae energia dalle profondità del sottosuolo. A queste profondità la temperatura media annuale del terreno è quasi costante e non è fredda quanto quella della superficie. Vengono quindi effettuati diversi scavi, a profondità dai 50 ai 100 m e in essi viene inserita una sonda geotermica all’interno della quale circola l’acqua utilizzata per lo scambio termico dalla pompa di calore;
• pompa di calore acqua-acqua con collettore geotermico: in questo tipo di pompa di calore lo scambio termico è realizzato tramite una rete di tubatura che copre una vasta area, interrate alla profondità di circa 1,5m. Al di sopra delle tubazioni è possibile realizzare coltivazioni o giardini, mentre al di sotto i collettori raccolgono l’energia solare immagazzinata dalla terra. La resa media di un collettore solare è di circa 20W per metro quadro. E’ quindi necessario un giardino di dimensioni adeguate.
• pompa di calore acqua-acqua con scambio in falda: queste macchine raccolgono l’energia termica immagazzinata nelle falde acquifere, nelle quali la temperatura si mantiene relativamente costante durante tutto l’arco dell’anno. Un’impianto di questo tipo comprende sempre due pozzi: da una parte il pozzo di approvvigionamento, da dove l’acqua viene pompata verso la pompa di calore, dall’altra parte il pozzo di drenaggio, che riceve l’acqua dopo che ha circolato.

Pannelli solari termici

Un pannello solare termico (detto anche collettore solare) è un dispositivo che converte le radiazioni solare in energia termica e la trasferisce verso un accumulatore per un uso successivo.

Esistono principalmente due tipi di pannelli:

• pannello tradizionale, consistente in un circuito di tubi in rame al’interno dei quali circola acqua, ricoperti da una lastra in vetro che permette alle radiazioni solari di entrare, limitando la dispersione di calore verso l’esterno. Sono i più economici.
• pannello sottovuoto, consistente in una serie di doppi tubi di vetro all’interno dei quali è stato creato il vuoto; ciò determina bassissime dissipazioni termiche, in ogni situazione ambientale.

In questi collettori lo speciale assorbitore è inserito all’interno del tubo di vetro: speciali concentratori a specchio parabolico permettono di sfruttare al massimo la radiazione solare; l’energia solare assorbita viene trasferita al fluido termovettore che circola attraverso i tubi di rame, posizionati all’interno dei tubi in vetro. Il principale vantaggio offerto da questa tecnologia costruttiva è l’incremento dell’efficienza energetica, specialmente nei periodi dell’anno con debole presenza solare, grazie anche ad una elevata riduzione delle perdite energetiche.

L’energia termica prodotta da una pompa di calore o da un pannello solare viene poi raccolta in un accumulatore che svolge la funzione di volano termico, ovvero permette di immagazzinare il calore in eccesso prodotto nelle ore più calde della giornata e di utilizzarlo durate l’arco delle 24 ore, sia per il riscaldamento che per la produzione di acqua calda sanitaria.

Nel caso di utilizzo dei pannelli solari, di norma la produzione di calore viene integrata con una caldaia a condensazione, che interviene nei periodi di minore resa dei pannelli